专利名称：超大直径法兰盘磁性液体静密封装置的制作方法
技术领域：
本发明属于机械工程密封技术领域，特别适用于对直径大于800mm的密封件的静态真空密封或正压密封。
背景技术：
目前，我国机械、化工等领域中的压力设备因容器法兰盘密封效果不好而引起的泄漏现象相当严重，是长期存在的顽症，不仅造成能源和材料的浪费，而且危及人身安全，影响产品质量。
目前，平面法兰真空密封主要有橡胶密封、金属密封和磁性液体密封。其中，金属密封能满足超高真空要求，但有以下缺点金属密封圈弹性差，需要很大的密封力；重复使用性很差；法兰密封面和刀口的粗糙度和配合精度要求高；密封圈和法兰材料的热膨胀系数相差较大，容易引起局部变形而造成漏气。而且密封直径大时，金属密封圈本身容易变形，装配时间长，寿命短。橡胶密封的缺点是不耐烘烤且在室温下放气量大，所以许多要求高温烘烤(＞200℃)和只准使用低蒸汽压(室温时蒸汽压＜10-10Pa)材料的超高真空系统装置，不能使用橡胶密封。磁性液体密封能达到零泄露(＜10-11pal·m3/s)，但是不耐高温，而且密封要求压差大时，结构比较复杂。因此，上述的任何一种密封都很难满足超高真空系统的大直径密封要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，现有超大直径法兰盘真空密封的方法存在着泄漏，使用寿命短等一系列弊病，因此，提供一种橡胶密封和磁性液体密封组合的超大直径法兰盘磁性液体静密封装置。
本发明的技术方案密封装置由磁性液体密封和橡胶密封两部分组成，内部靠橡胶密封圈达到一定的密封能力，主要靠外部的磁性液体密封达到零泄漏；通过这两重密封就可以达到超大直径静密封的超高真空或正压密封的要求。
超大直径法兰盘磁性液体静密封装置包括法兰盘、套、橡胶圈、永磁铁、磁性液体、极靴。在法兰盘的第一阶台阶、第二阶台阶上安装一个采用非磁性材料制成的套，紧靠套在橡胶密封台上嵌入橡胶密封圈，安装上套和橡胶密封圈的法兰盘和另一个法兰盘通过螺栓固定在一起后，在极靴处注入磁性液体，最后将多个圆柱形永磁铁嵌入沿两个法兰盘的第四阶台阶的圆周上，磁性液体在磁场的作用下吸附在密封间隙中，形成可靠密封。
本发明的有益效果是，采用磁性液体密封和橡胶密封组合一起的超大直径法兰盘静密封，其泄漏率低于10-11pal·m3/s，使用寿命长，而且装配方法简单，同时具有磁性液体密封和橡胶密封的优点，克服了原有密封的弊端，而且不破坏原有的其它结构。
图1超大直径法兰盘密封装置结构2超大直径法兰盘密封装置的A-A剖面中密封部件1、法兰盘2、套3、橡胶圈4、永磁铁5、磁性液体6、极靴7、法兰盘8、密封部件9、螺栓10、第一阶台阶a、第二阶台阶b、橡胶密封台c、极靴齿d、第三阶台阶e、第四阶台阶f。
具体实施例方式
以附图为具体实施方式
对本发明作进一步说明超大直径法兰盘磁性液体静密封装置包括法兰盘2、套3、橡胶圈4、永磁铁5、磁性液体6、极靴7、法兰盘8、螺栓10。
在法兰盘8的第一阶台阶a、第二阶台阶b上，安装一个非磁性材料制成的套3，紧靠套3在橡胶密封台c上嵌入橡胶密封圈4；安装上套3和橡胶密封圈4的法兰盘8和法兰盘2通过螺栓10固定在一起后，在极靴7处注入磁性液体6，最后将多个圆柱形永磁铁5嵌入沿法兰盘8、2的第四阶台阶f的圆周上，磁性液体在磁场的作用下吸附在密封间隙中，形成可靠密封。
法兰盘8上设有第一阶台阶a、第二阶台阶b、橡胶密封台c、极靴齿d、第三阶台阶e和第四阶台阶f。在法兰盘2上设有与法兰盘8的第三阶台阶和第四阶台阶相同的两个台阶。
隔离磁路的套3由不锈钢或铝或铜等非磁性材料制成。
磁性液体可以根据密封气体和环境的不同，选择不同基载液的磁性液体，在装配时一次注入。
为了便于超大直径法兰盘密封件的加工和装配，将永磁铁5设计成由多个圆柱形永磁铁组成，永磁铁的端面与台阶间为过盈配合。永磁铁5根据实际工况温度的要求选用铷铁硼或钐钴或铝镍钴材料。
极靴的级数根据密封的压差条件确定，每级极靴的密封能力为0.5大气压。极靴间隙为0.1mm，齿宽是极靴间隙的3～5倍，齿高是极靴间隙的20～30倍。
第三阶台阶e是为了防止磁性液体吸附到永磁铁上设置的。
上述介绍的两个法兰盘结构可以对换设计。
使用实例对直径为1200mm的法兰盘进行正压静态密封设计，密封结构压差为2大气压，采用8级极靴密封，极靴间隙为0.1mm，齿宽0.4mm，齿高2.5mm，磁性液体为煤油基四氧化三铁胶体，套为不锈钢材料制成，永磁铁材料为铷铁硼，共有36个圆柱形永磁铁组成，装置的气体泄漏率小于10-11pal·m3/s，并且无漏磁问题。
本发明所述的静密封装置也适用直径大于800mm的真空密封装置。
上述分析及密封装置同样适用于直径大于800mm的正压密封。
权利要求
1.一种超大直径法兰盘磁性液体静密封装置，该装置包括法兰盘、套、橡胶圈、永磁铁、磁性液体、极靴；其特征是，在法兰盘(8)的第一阶台阶a、第二阶台阶b上，安装一个非磁性材料制成的套(3)，紧靠套(3)在橡胶密封台c上嵌入橡胶密封圈(4)，安装上套(3)和橡胶密封圈(4)的法兰盘(8)和法兰盘(2)通过螺栓(10)固定在一起后，在极靴(7)处注入磁性液体(6)，最后将多个圆柱形永磁铁(5)嵌入沿法兰盘(8、2)的第四阶台阶f的圆周上，磁性液体在磁场的作用下吸附在密封间隙中，形成可靠密封。
全文摘要
一种超大直径法兰盘磁性液体静密封装置，该装置包括法兰盘、套、橡胶圈、永磁铁、磁性液体、极靴。在法兰盘(8)的第一阶台阶a、第二阶台阶b上，安装一个非磁性材料制成的套(3)，紧靠套(3)在橡胶密封台c上嵌入橡胶密封圈(4)，将法兰盘(8)和法兰盘(2)通过螺栓(10)固定在一起后，在极靴(7)处注入磁性液体(6)，最后将多个圆柱形永磁铁(5)嵌入沿法兰盘(8、2)的第四阶台阶f的圆周上，磁性液体在磁场的作用下形成可靠密封。这种超大直径法兰盘静密封装置的泄漏率低于10
文档编号F16J15/06GK1540191SQ20031010163
公开日2004年10月27日 申请日期2003年10月24日 优先权日2003年10月24日
发明者李德才, 兰惠清 申请人:北京交通大学